CH646375A5 - Antrieb fuer eine presse. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für eine schnellaufende Presse zur Herstellung von Schnitteilen, deren Stössel von einer angetriebenen Kurbel oder von einem Exzenter und einem Lenker antreibbar ist, wobei der Lenker den Stössel im Schnittbereich mi einer Geschwindigkeit bewegt, die den Anstieg der Schneidkraft auf eine Dauer begrenzt, die kleiner als der entsprechende Zeitraum der Periodendauer der Eigenfrequenz der im Kraftfluss der Presse liegenden Pressenbauteile ist,

Schnellaufende Pressen der gattungsbildenden Art sind Pressen die zur Herstellung von Elektroblechen, Kettengliedern, Tellerfedern, Platinen und diversen anderen Schnitteilen, die in grossen Serien hergestellt werden, vorgesehen sind. Im Zuge der Entwicklung dieser Pressen, die üblicherweise mit einem Exzenter- bzw. Kurbelantrieb versehen sind, werden erhebliche Hubzahlsteigerungen erreicht. Gleichzeitig wurde durch Weiterentwicklung der Stanzwerkzeuge,

insbesondere durch den Einsatz von Hartmetallen, die Wirtschaftlichkeit derartiger Fertigungssysteme beträchtlich gesteigert. Eine weitergehende Erhöhung der Hubzahl der Pressen ergab jedoch, dass sich hierbei die Werkzeugstand-menge der verwendeten Stanzwerkzeuge progressiv verringerte. Diese Verringerung der Werkzeugstandmenge macht sich vor allem durch einen erheblich zunehmenden Verschleiss der Stempel der Stanzwerkeuge durch eine zunehmende Eintauchtiefe der Stempel in eine Schneidplatte bemerkbar, der unmittelbar ein Mass für die notwendige Abschliffhöhe ist. Da die Abschliffhöhe von Nachschliff zu Nachschliff direkt auf die Gesamtlebensdauer und damit auch auf die Kosten der Stanzwerkzeuge eingeht, erreicht die angenommene Erhöhung der Wirtschaftlichkeit aufgrund einer gesteigerten Ausbringung von Stanzteilen in der Zeiteinheit durch die Verringerung der Werkzeugstandmengen der Stanzwerkzeuge nicht den angestrebten Grad, so dass die Hubzahlen der Pressen auf Werte zurückgenommen werden mussten, die optimale Kompromisse zwischen der Ausbringung von Stanzteilen und dem Verschleiss der Stanzwerkzeuge darstellen.

Es wurde gefunden, dass die Ursache für den bei steigender Hubzahl zunehmenden Verschleiss, insbesondere der Stempel der Stanzwerkzeuge, im wesentlichen im dynamischen Verhalten der Presse in Hubrichtung liegt, was auch durch die zunehmende Eintauchtiefe der Stempel in die Schneidplatte der Stanzwerkzeuge messbar ist. Die Ver-grösserung der Eintauchtiefe ist durch zusätzliche Verformungen der Pressen, insbesondere durch die Längenänderungen der Pressentriebwerke und der Pressengestelle, abhängig von den seitlich veränderlich ansteigenden Schneidkräften bei zunehmenden Hubzahlen bedingt. Es wurde weiterhin gefunden, dass die Eintauchtiefe sich prinzipiell aus einer Leerlaufeintauchtiefe und einem Eintauchtiefenanteil zusammensetzt, dessen Grösse abhängig von der Amplitude des Ausschwingvorganges nach dem Durchbrechen der Stempel der Stanzwerkzeuge durch den jeweils zu bearbeitenden Werkstoff ist. Die Eintauchtiefe setzt sich also aus einer erzwungenen Schwingung und einer dieser überlagerten freien Schwingung zusammen. Der Einfluss des Eintauchtiefenanteils, der auf die freie Schwingung zurückzuführen ist, nimmt bei hohen Hubzahlen überproportional zu, da die Impulsdauer der stossartig auftretenden Schneidkraft sich dem Bereich der Eigenschwingungsdauer der im Kraftfluss liegenden Pressenbauteilen nähert. Die aufgrund der Resonanzerscheinung stark angestiegene Eintauchtiefe nimmt bei Überschreitung der Resonanzerscheinung durch weitere Erhöhung der Hubzahl einer Presse wieder ab. Der Hubzahlbereich oberhalb dieser Resonanzerscheinung üblicher, schnellaufender Pressen ist jedoch aus technischen Gründen, z.B. die Erzielung der notwendigen Vorschubgeschwindigkeiten bei den zu stanzenden Werkstoffen usw., nur mit erheblichen Einschränkungen nutzbar.

Um jedoch die zur Verfügung stehenden Hubzahlbereiche der Pressen uneingeschränkt nutzen zu können, ist bereits vorgeschlagen worden, einen Stellantrieb für die Stösselverstellung bei diesen Pressen mit einer Steuer- bzw. Regeleinrichtung vorzusehen, der im Sinne einer Konstanthaltung der Eintauchtiefe auf dem geringstmöglichen notwendigen Wert wirkt (DE-OS 27 31 084).

Abweichend von der bereits vorgeschlagenen und bekannten Lösung und unter Zuhilfenahme der vorstehend genannten Erkenntnisse ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Antrieb für eine schnellaufende Presse anzugeben, der bei realisierbaren Hubzahlen der Presse einen Stanzbetrieb oberhalb der durch die Resonanzerscheinung verursachten hohen Eintauchtiefe erlaubt.

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Die Aufgabe ist dadurch gelöst, dass die Kurbel oder der Excenter und der Lenker durch mindestens eine Koppel gelenkig verbunden sind, und dass im Verbindungspunkt der Koppel mit dem Lenker mindestens eine gestellfest abgestützte Schwinge angelenkt ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den nachgeordneten Ansprüchen zu entnehmen.

Die Vorteile eines erfindungsgemässen Antriebes ergeben sich unter anderem dadurch, dass bei einem Stanzbetrieb jenseits der Resonanzerscheinung die Presse steiferes Verhalten zeigt, was nahezu keinerlei Längenänderung der im Kraftfluss liegenden Pressenbauteile, insbesondere des Pressengetriebes und des Pressengestelles, zur Folge hat. Der Schneidvorgang wird nur noch durch die wirksamen Massenkräfte der bewegten Pressenbauteile bewirkt. Die dynamische Beanspruchung der Presse wird erheblich vermindert. Infolge dieser vorteilhaften Wirkungen eines erfindungsgemässen Antriebes erreicht die Eintauchtiefe der Stempel der Stanzwerkzeuge in die Schneidplatten Werte, die nahezu denen während des Einrichtbetriebes der Presse gleich sind.

Darüber hinaus wird eine Verlängerung der Vorschubphase gegenüber der Arbeitsphase erzielt, wodurch die verwendeten Vorschübe mit grosser Betriebssicherheit, Genauigkeit und geringem Verschleiss der angetriebenen Teile arbeiten.

Anhand einer Zeichnung sind nachfolgend Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 den Verlauf der Eintauchtiefe als Funktion der Hubzahl in einem Diagramm,

Fig. 2 den Verlauf der Schneidkraft während des Stanzbetriebes als Funktion der Zeit in einem Diagramm,

Fig. 3 die schematische Darstellung eines Antriebes bei einer Presse mit untenliegendem Antrieb in einer Seitenansicht,

Fig. 4 eine Vorderansicht nach Fig. 3,

Fig. 5 die schematische Darstellung eines Antriebes für eine Presse mit obenliegendem Antrieb und

Fig. 6 den Verlauf des Stössehveges als Funktion der Zeit bei einem Antrieb nach Fig. 5 in einem Diagramm.

Das Diagramm gemäss Fig. 1 verdeutlicht die Abhängigkeit der Eintauchtiefe e der Stempel eines Stanzwerkzeuges in eine Schneidplatte während des Schneidens. Die Kurve 10 beschreibt eine schneilauf ende Presse nach dem Stand der Technik. Bei einer Presse mit einer Nennkraft von ca. 1000 kN liegt die Resonanzerscheinung, z.B. beim Schneiden von Elektromotorenblechen, in einem Hubzahlbereich von ca. 650l/min. In diesem Hubzahlbereich treten also die grössten Werte der Eintauchtiefe e auf. Gleichzeitig stellt dieser Hubzahlbereich jedoch auch den Bereich dar, in dem an sich das Schneiden möglich ist, wobei jedoch einerseits der hohe Verschleiss der Stanzwerkzeuge und andererseits die steigende dynamische Beanspruchung der Presse in Kauf genommen werden müsste. Wird jedoch eine Presse mit der gleichen Nennpresskraft von 1000 kN mit einem erfindungsgemässen Antrieb verwendet, wird die Kurve 11 erzielt, deren Resonanzerscheinung bereits in einem Hubzahlbereich erreicht ist, der unterhalb des für den Stanzbetrieb interessierenden Hubzahlbereiches liegt.

In dem in Fig. 2 gezeigten Diagramm ist der Verlauf der Schneidkraft während eines Stanzvorganges dargestellt. Der Anstieg der Schneidkraft erfolgt während eines Zeitraumes t;l und gegenüber dem Abfall der Schneidkraft, bewirkt durch den Durchbruch der Stempel des Schneidwerkzeuges, relativ langsam. Nach dem Durchbruch ergibt sich eine freie, gedämpfte Schwingung, deren Frequenz um ein

Vielfaches über der Frequenz der durch die Hubzahl erzwungenen Schwingung liegt. Erreicht die Grundschwingungsdauer der im Kraftfluss liegenden Pressenbauteile die Dauer der Grundschwingung der beim Schneiden auftreten-5 den freien gedämpften Schwingung, ergibt sich die in Fig. 1 gezeigte Resonanzerscheinung. Durch einen erfindungsgemässen Pressenantrieb gelingt es, die Grundschwingungsdauer der freien Schwingung, die im wesentlichen durch den Zeitraum ta des Anstieges der Schneidkraft bestimmt io wird, gegenüber der Eigenschwingungsdauer der im Kraftfluss liegenden Pressenbauteile so weit zu verkürzen, dass die Presse in realisierbaren Hubzahlbereichen, beispielsweise bei einer Nennkraft von 1000 kN, mit öOO-TOO^min, bereite oberhalb der für die Eintauchtiefe e kritischen Resonanz-15 erscheinung arbeitet. Mit anderen Worten heisst das, dass gegenüber einer herkömmlichen Exzenter- bzw. Kurbelpres-se der Zeitraum des Anstieges der Schneidkraft bei gleichbleibender Hubzahl verkürzt wird.

Fig. 3 und Fig. 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer 20 schnellaufenden Presse mit einem erfindungsgemässen, untenliegenden Antrieb. Die Presse weist ein Pressengestell 15 auf, in dem ein Stössel 16 mit zugehörigem Oberwerkzeug eines Stanzwerkzeuges 17 in bekannter Technik geführt ist. Das Unterwerkzeug des Stanzwerkeuges 17 ist auf einem 25 Pressentisch 18 aufgespannt. Angetrieben wird der Stössel 16 über Laschen 19. An den dem Stössel 16 abgewandten Enden der Laschen 19 sind Lenker 20 angelenkt, die über Schwingen 21 pressengestellfest abgestützt sind. In jedem Verbindungspunkt der Lenker 20 mit den Schwingen 21 30 greift eine Koppel 22 an, die selbst mit drehangetriebenen Excentern oder Kurbeln 23 verbunden sind. Ein nicht näher dargestellter Elektromotor mit Schwungmasse, Kupplung und Bremse versetzt den Excenter oder die Kurbeln 23 mit der jeweils zugehörigen Welle in Bewegung.

35 Ausgleichsmassen 24 werden über pressengestellfest gelagerte Doppelhebel 25 entgegen der Bewegung des Pressen-stössels 16 ausgelenkt, so dass ein dynamischer Massenausgleich erzielt wird.

40 Der Antrieb, die Ausgleichsmassen 24 und die Excenter oder Kurbeln 23 und deren Wellen sind derart angeordnet, dass eine andeutungsweise gezeichnete Stapel- und Ab-fördervorrichtung 26 für die ausgestanzten Teile verwendet werden kann, wie sie beispielsweise in der DE-OS 26 05 983 45 beschrieben ist. Die Presse ist mit mindestens zwei gleichwirkenden Antrieben versehen, wobei die Lenker 20 und die Schwingen 21 Kniegelenke bilden, die durch Koppeln 22 und Excenter oder Kurbeln 23 derart angetrieben werden, dass pro Umdrehung des Excenters oder der Kurbeln 50 23 die Kniegelenke zweimal die Strecklage und je einmal eine der beiden ausgeknickten Lagen erreichen, d.h. zwei Stanzhübe bewirken, die in den ausgeknickten Lagen den unteren Totpunkt und in den Strecklagen der Lenker 20 und der Schwingen 21 den oberen Totpunkt des Pressenstös-55 sels 16 durchlaufen. Die Antriebe können hierbei prinzipiell nach der Lehre des eingangs bereits erwähnten deutschen Patentes 26 31 186 ausgebildet sein.

In den Fig. 5 und 6 ist ein weiterer Antrieb, beispielsweise für eine schnelllaufende Presse mit Oberantrieb ge-60 zeigt. Der Antrieb weist ebenfalls einen Lenker 30 auf, der mit einem Stössel 16 verbunden ist. Der Lenker 30 ist mit einer pressengestellfest abgestützten Schwinge 31 verbunden, wobei der Verbindungspunkt über eine Koppel 32 an eine Kurbel 33 oder an einem entsprechenden Exzenter ange-65 lenkt ist. Bei diesem Antrieb wird der untere Totpunkt des Pressenstössels 16 pro Umdrehung der Kurbel 33 oder des Excenters nur einmal erreicht, also ein Stanzhub bewirkt, wobei die Schwinge 31 und der Lenker 30 die Strecklage

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erreichen. Die in Fig. gezeigte Kurve 34 zeigt unmittelbar den Weg h des Stössels 16 als Funktion der Zeit für einen volständigen Stanzhub. Die Weg-Zeit-Kurve 34 zeigt deutlich die gegenüber einer Sinusbewegung bei einem Kurbeloder Exzenterantrieb beschleunigte Bewegung des Stössels

16, die bei unveränderter Hubzahl gegenüber einem Kurbeloder Exzenterantrieb zu einer Verkürzung der Dauer des Anstieges der Schneidkraft (Fig. 2) mit den bereits vorhergehend beschriebenen, der Erfindung zuzurechnenden, vor-5 teilhaften Auswirkungen führt v

2 Blätter Zeichnungen

Claims (6)

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1. Antrieb für eine Schnellauf ende Presse zur Herstellung von Schnitteilen, deren Stössel von einer angetriebenen Kurbel oder von einem Exzenter und einem Lenker antreibbar ist, wobei der Lenker den Stössel im Schnittbereich mi einer Geschwindigkeit bewegt, die den Anstieg der Schneidkraft auf eine Dauer begrenzt, die kleiner als der entsprechende Zeitraum der Periodendauer der Eigenfrequenz der im Kraftfluss der Presse liegenden Pressenbauteile ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Excenter oder die Kurbel (23, 33) und der Lenker (20, 30) durch mindestens eine Koppel (22, 32) gelenkig verbunden sind, und dass im Verbindungspunkt der Koppel (22, 32) mit dem Lenker (20, 30) mindestens eine gestellfest abgestützte Schwinge (21, 31) angelenkt ist.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenker (20) und die Schwinge (21) ein Kniegelenk bilden, dass eine Werkstückförderphase um den Bereich der Strecklage des Kniegelenkes gelegt ist, und dass eine Schneidphase im Bereich mindestens einer Knicklage des Kniegelenkes erreicht ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenker (20) und die Schwinge (21) während jedes Umlaufes des Excenters oder der Kurbel (23) längs ihres Kurbelkreises zweimal die Strecklage und einmal jede der von der Strecklage gleichweit entfernten Knicklagen durchlaufen, und dass in der Strecklage des Lenkers (20) mit der Schwinge (21) ein mit der Länge der Koppel (22) um den Verbindungspunkt gezogener Kreisbogen den Excenter- oder Kurbelkreis in zwei auf einem Durchmesser des Excenter- oder Kurbelkreises liegenden Punkten schneidet.

4. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (20, 21, 22, 23) als Unterantrieb in der Presse angeordnet ist.

5. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gestellfeste Abstützung der Schwinge (31) der Mittelpunkt eines Umkreises ist, den der Verbindungspunkt der Koppel (32) mit dem Lenker (30) während einer Excenter-oder Kurbelumdrehung beschreibt, und dass in der Strecklage der Schwinge (31) und des Lenkers (30) der Excenter oder die Kurbel (33) diesen Mittelpunkt durchläuft.

6. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Excenter- oder Kurbelkreis in einen die Schneidphase erreichenden kurzen Zeitraum und einen die Förderphase einleitenden längeren Zeitraum eingeteilt ist.